喷嘴结构对旋风气化炉内气固两相流场分布的影响

发布时间：2020-04-30 03:40

【摘要】：煤气化作为提高煤炭的洁净利用的核心技术,一直是能源领域的研究热点,气化炉作为煤气化技术的核心设备,虽然经过长时间的发展,仍然存在喷嘴过烧和水冷壁烧损等突出问题,他们对于气化炉的正常运行已经产生了严重的影响。针对现有气化炉型存在的问题,本文提出干煤粉旋风气化技术,同时通过实验室单相试验、两相试验、可视化等方法对不同顶部喷嘴结构及侧壁喷嘴布置形式下旋风炉内气固两相流场进行实验研究,得到最优的气固流场分布规律,旨在解决气化炉内喷嘴过烧和水冷壁烧损问题,同时提高气化性能。根据气、固两相冷态实验模化方法,对单炉容量为700t/d旋风气化炉进行模化设计,得到模型结构及运行参数,以此设计搭建了冷态实验台,并为满足实验条件对粒子成像测速仪(PIV)进行了调试和参数设定。使用PIV粒子图像测速仪,对一次风喷嘴采用直流喷嘴和旋流喷嘴结构及不同的二次风喷嘴布置形式下炉内气固两相流场进行测量,研究不同工况下,旋风炉内气固两相流场的流动规律。分析不同一次风喷嘴结构和不同二次风布置位置对炉内气固两相流动特性的影响,为旋风气化炉的进一步设计研究提供参考和依据。本文首先分析对比一次风喷嘴采用直流喷嘴结构,改变二次风喷嘴布置位置时,炉内气固两相流场的分布规律,并重点对比二次风喷嘴位置在L/D?1.0、1.2(L/D为相对高度)的固相工况,得出二次风入口位置在L/D?0.8~1.0之间且更靠近L/D?1.0位置时,炉内不同轴向截面的切向速度分布相对较大且沿轴向速度衰减较小,可形成稳定的旋转流场。然后通过研究一次风喷嘴采用旋流结构,不同的一次风叶片角度和不同的二次风布置位置时,旋风炉内气固两相流场的分布规律,得出当一次风喷嘴采用旋流结构时,二次风布置位置在L/D?1.0处,炉内不同轴向截面的切向速度分布相对较大,气相动力场较好。同时对比在最佳二次风入射处,一次风叶片角度为40°和60°时炉内固相流场,得出一次风叶片角度为60°时,炉内流场中心回流区较大,平均切向速度大的旋转流场。最后经对一次风喷嘴直流型式和旋流型式中两种最佳工况的比较,得出顶部喷嘴采用旋流结构,更有利于在炉内建立中心回流区大,外围速度高的旋转气固流场。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ545

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本文编号：2645350